JP2015112579A - 鶏糞処理方法及び鶏糞処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】鶏糞をエネルギー源とし、直接燃焼させることなくエネルギー変換することにより、鶏糞をより有効に活用することができる鶏糞処理方法を提供する。
【解決手段】鶏糞処理方法を、鶏糞を廃熱により乾燥させる乾燥工程Ｓ１と、乾燥された鶏糞を熱分解させ、熱分解ガスと炭化物とを得るガス化・炭化工程Ｓ３と、ガス化・炭化工程を経た熱分解ガスを冷却し、凝集成分を分離して酢液及び重質油状物を得る冷却工程Ｓ４と、冷却工程を経た熱分解ガスを液体と接触させ、軽質油状物を捕集する気液接触工程Ｓ５と、気液接触工程を経た熱分解ガスを熱機関６１に供給し、熱機関で発電機６２を駆動して発電する発電工程Ｓ６と、発電工程で排出される熱を回収する熱回収工程Ｓ７とを具備する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鶏糞をエネルギー源としてエネルギー変換を行う鶏糞処理方法、及び鶏糞処理システムに関するものである。

養鶏場からは、日々大量の鶏糞が排出される。従前より、鶏糞は肥料として使用されているが、微生物により鶏糞を発酵させて発酵肥料とする場合は、広いスペースが必要であり、臭気が発生するという問題がある。出願人は過去に、生糞と乾燥糞とを混合することにより、水分の含有率の高い鶏糞を効率よく乾燥させる装置及びシステムを提案し、実施している（特許文献１参照）。これによれば、例えば養鶏場に隣接させた施設内で、臭気の問題を低減して効率良く鶏糞を乾燥させることができる。

このようにして乾燥された鶏糞は肥料として適しているが、需要と供給とのバランスにより、肥料としての活用には限界がある。

ここで、木質チップ等のバイオマスを燃焼させ、その熱で水蒸気を発生させて発電を行う技術が、既に公知である。そこで、バイオマスの一つである鶏糞についても、上記のように乾燥された鶏糞を同様に燃焼させ、水蒸気により発電を行うことも考えられる。しかしながら、この場合は、燃焼により発生した熱を一旦水に与えて水蒸気にする過程を経るため、エネルギー損失が大きく、かなり大規模で実施しなければエネルギー収支上の利益が小さいという問題がある。また、鶏糞に含有されている炭酸カルシウムは燃焼により酸化カルシウムとなるが、酸化カルシウムは水と反応して水酸化カルシウムとなるため、鶏糞の燃焼による生成物は農業用には適していない場合が多く、用途が限定されるという問題があった。そのため、鶏糞を資源としてより有効に活用することができる、新たな技術が要請されていた。

特許第３７４３７６６号公報

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、鶏糞をエネルギー源とし、直接燃焼させることなくエネルギー変換することにより、鶏糞をより有効に活用することができる鶏糞処理方法、及び、該鶏糞処理方法を使用する鶏糞処理システムの提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる鶏糞処理方法は、
「鶏糞を廃熱により乾燥させる乾燥工程と、
乾燥された鶏糞を熱分解させ、熱分解ガスと炭化物とを得るガス化・炭化工程と、
該ガス化・炭化工程を経た熱分解ガスを冷却し、凝集成分を分離して酢液及び重質油状物を得る冷却工程と、
該冷却工程を経た熱分解ガスを液体と接触させ、軽質油状物を捕集する気液接触工程と、
該気液接触工程を経た熱分解ガスを熱機関に供給し、該熱機関で発電機を駆動して発電する発電工程と、
該発電工程で排出される熱を回収する熱回収工程と
を具備する」ものである。

上記構成の鶏糞処理方法によれば、乾燥工程、ガス化・炭化工程、冷却工程、気液接触工程、発電工程、熱回収工程という一連の工程を行うことにより、鶏糞をエネルギー源として、「炭化物」、「酢液」、「油状物質（重質油状物、軽質油状物）」、「電気」、及び「熱」という、五つのエネルギー資源に変換することができる。これにより、従来は肥料程度に限られていた鶏糞の用途が多様なものとなり、養鶏場から日々多量に排出される鶏糞を、エネルギー資源として有効に活用することができる。

ここで、鶏糞は、木質チップ等の他のバイオマスに比べて、水分含有率が７０〜８０質量％と非常に高い。このように水分含有率の高い鶏糞を乾燥させるには、大きなエネルギーが必要であるため、化石燃料の燃焼熱、或いはこれを変換した電気エネルギーにより乾燥させるとすれば、全工程を含む鶏糞処理全体としてのエネルギー収支の上で利益が小さく、場合によってはエネルギー収支がマイナスになるおそれもある。これに対し、本発明では、「乾燥工程」において「廃熱」を使用して鶏糞を乾燥させるため、エネルギー収支上の利益の大きいエネルギー変換を行うことができる。

鶏糞の乾燥に使用する「廃熱」としては、後述の「熱回収工程」により回収された熱を、使用することができる。これにより、本構成の鶏糞処理方法において、エネルギーのサイクルが形成されるため、鶏糞がエネルギー資源として活用される度合いを、より高めることができる。また、鶏糞を乾燥させる「廃熱」としては、空気調和された養鶏場の内部空間から排出された空気や、養鶏場の内部空間を空気調和するための空調機器からの排気が有する熱など、養鶏場からの廃熱を使用することができる。

「ガス化・炭化工程」は、還元雰囲気下で鶏糞を間接加熱して熱分解させる「外熱方式」、間接加熱等により熱分解を開始させた後、処理物（鶏糞、熱分解ガス、鶏糞が炭化した炭化物、或いは、鶏糞が炭化する過程の物）の一部を燃焼させ、その燃焼熱で熱分解を進行させる「内燃方式」、外熱方式と内燃方式とを併用する方式、の何れも採用可能である。また、ガス化・炭化の過程で鶏糞を移動させない固定床式、鶏糞を移動・循環させながらガス化・炭化を行う流動床式、の何れも採用可能である。更に、熱分解ガスが下方から上方へ流れるアップドラフト式、上方から下方へ流れるダウンドラフト式、の何れも採用可能である。

「ガス化・炭化工程」を経て得られた熱分解ガス及び炭化物のうち、熱分解ガスは次の冷却工程に送られる。一方、炭化物は系外に搬出し、土壌改質剤、肥料、融雪剤などとして使用することができる。鶏糞の炭化物は、乾燥させた鶏糞に比べて窒素分が少ないため、窒素及びリンのバランスのよい肥料として使い勝手がよい。また、発酵または乾燥させた鶏糞を肥料として使用する場合、鶏に与えた抗生物質の影響により肥料中で耐性菌が増殖するおそれが指摘されていたところ、高温で鶏糞を炭化させた炭化物には、このようなおそれがないという利点がある。

「冷却工程」では、熱分解ガスの成分のうち沸点の高い成分が凝集する。凝集成分から、酢液と重質油状物とを「分離」する方法としては、静置分離、ろ過分離、遠心分離を例示することができる。凝集成分から分離された酢液は、木質バイオマスを原料として得られた酢液（木酢液）に比べて、窒素の含有率が高いため、窒素肥料として適している。酢液と分離された重質油状物は、タールを主成分とするものであり、木タールと同様の用途に使用することができる。

「気液接触工程」では、熱分解ガスを液体と接触させることにより、上記の冷却工程で熱分解ガスから除去されなかった液分（油分）を、液体に捕集させる。捕集された成分は、遠心分離等の分離処理によって元の液体と分離することができ、上記の重質油状物より粘度の小さい軽質油状物が得られる。

「発電工程」では、それ以前の工程でタール分がほぼ完全に除かれた、Ｈ_２やＣＯ等の可燃性ガスの割合が高い熱分解ガスを熱機関に供給する。そして、熱分解ガスの燃焼による熱エネルギーを熱機関で機械的エネルギーに変換して発電機を駆動し、発電する。熱機関としては、例えば、ガスエンジン、ガスタービン、スターリングエンジンを使用可能である。また、熱分解ガスが供給された熱機関の駆動による発電に加えて、熱機関から排出される高温の排気で水蒸気を発生させ、蒸気機関に供給して行う発電を、組み合わせて行うこともできる。

本発明にかかる鶏糞処理方法は、上記構成に加えて、「前記気液接触工程で捕集された軽質油状物を軽油と混合し、ディーゼルエンジンに供給して発電する第二発電工程を、更に具備する」ものとすることができる。

本発明者らの検討により、鶏糞を原料として得られた軽質油状物は、それ自体が燃料となることに加え、木質チップや紙など他のバイオマスを同様の方法で処理した場合に得られる軽質油状物とは異なり、軽油と容易に混合するという知見が得られた。従って、鶏糞を原料として得られた軽質油状物に、軽油を補助燃料として混合することにより、ディーゼルエンジンに供給して発電を行うことが可能であり、鶏糞を原料とした新規な液体燃料を、提供することができる。

本発明にかかる鶏糞処理方法は、上記構成に加えて、「前記ガス化・炭化工程に先立ち、前記乾燥工程を経た鶏糞の粒度を５ｍｍ〜１０ｍｍに調整する前処理工程を、更に具備する」ものとすることができる。

乾燥された鶏糞は、他のバイオマスに比べて粒度分布が広い。本発明者らの検討の結果、鶏糞の粒度が５ｍｍより小さいと、ガス化・炭化工程において熱分解ガスが鶏糞の粒の間を通過しにくく、粒度の大きい鶏糞の粒間を優先的にガスが通過してしまいやすく、鶏糞の粒度が１０ｍｍより大きいと、粒の内部まで熱が伝導しにくく熱分解の効率が悪いという知見を得た。ガス化・炭化工程に先立って、鶏糞の粒度を５ｍｍ〜１０ｍｍに調整することにより、ガス化及び炭化を、均一に効率よく進行させることができる。

この「前処理工程」は、粒度が５ｍｍ〜１０ｍｍの鶏糞を分取する分級工程に加え、粒度が５ｍｍより小さい鶏糞を造粒する工程、粒度が１０ｍｍより大きい鶏糞を粉砕する工程を備えるものとすることができる。

次に、本発明にかかる「鶏糞処理システム」は、
「通気孔を有する板状体、及び、該板状体に載置された鶏糞に、廃熱を有する空気を前記通気孔を介して送風する送風機を有する乾燥装置と、
乾燥された鶏糞を投入する投入口、及び、鶏糞の熱分解により発生した熱分解ガスを排出する排出口が上部に形成されていると共に、鶏糞が炭化した炭化物を搬出する搬出部が下部に形成されている熱分解炉、該熱分解炉の炉壁を外部から加熱する外部加熱部、及び、酸素を含む気体を前記熱分解炉に下方から供給する酸素供給部を有するガス化・炭化装置と、
該ガス化・炭化装置を経た熱分解ガスを流通させる流通路を有し、該流通路を冷却する冷却装置と、
該冷却装置を経た熱分解ガスを導入する容器状の装置本体、及び、該装置本体内にノズルを介して液体を噴霧する液体噴霧部を有する気液接触装置と、
該気液接触装置を経た熱分解ガスの有する熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する熱機関、及び、該熱機関により駆動される発電機を有する発電装置と、
該発電装置から排出される熱を回収する熱回収装置と
を具備する」ものである。

本構成の鶏糞処理システムは、上記の鶏糞処理方法を使用するためのシステムである。すなわち、本鶏糞処理システムによれば、乾燥装置、ガス化・炭化装置、冷却装置、気液接触装置、発電装置、熱回収装置を使用して、上記の一連の処理を行うことにより、鶏糞をエネルギー源として、「炭化物」、「酢液」、「油状物質（重質油状物、軽質油状物）」、「電気」、及び「熱」という、五つのエネルギー資源に変換することができる。

ここで、本鶏糞処理システムにおける「ガス化・炭化装置」は、ガス化・炭化工程で採用可能な方式として上述した方式のうち、固定床式のアップドラフト式を採用した構成である。この方式は、熱効率が高いという長所を有する一方で、熱分解ガスがタール分を同伴しやすいという短所を有する。しかしながら、本構成では、冷却装置を使用して行う冷却工程で酢液と共に重質油状物を得ることにより、熱分解ガスからタール分のほとんどが除去される。そのため、上記の短所を重視する必要がなく、熱交換率が高いという長所を生かして、鶏糞をガス化・炭化することができる。

また、本鶏糞処理システムにおける「ガス化・炭化装置」は、酸素を含む気体を熱分解炉に下方から供給する酸素供給部を有する構成、すなわち、上記の「内燃方式」または「外熱方式と内燃方式とを併用する方式」で熱分解を行う構成である。ここで、「外熱方式」のみで熱分解を行う場合は、熱分解炉の炉壁を介して鶏糞が間接的に加熱されるため、熱効率が悪い。加えて、外側からの加熱となるため、熱分解炉の中心近くに充填された鶏糞には十分に熱が伝わりにくく、熱分解が不均一となりやすい。これに対し、本構成のガス化・炭化装置では、熱分解炉の内部において処理物を部分的に燃焼させることが可能であるため、燃焼熱が炉内の充填物に直接に伝播し、効率良く均一に熱分解を進行させることができる。

また、「熱回収装置」は、発電装置から排出される高温の排気を移送する配管やブロワ等の手段、及び／または、高温の排気と水との間で熱交換させて温水とする熱交換器を備える構成とすることができる。高温のガスの形態のまま回収された熱は、乾燥装置で鶏糞を乾燥するために使用する「廃熱」として使用することができる。また、熱を温水として回収した場合は、乾燥装置内に張りめぐらした配管に通して乾燥装置の内部空間を加熱したり、洗卵や養鶏ケージの洗浄用の水などとして養鶏場で使用したりすることができる。

本発明にかかる「鶏糞処理システム」は、上記構成に加え、「前記乾燥装置は、前記板状体の裏面に配されたチューブを有しており、前記熱回収装置は、前記発電装置から排出される熱の少なくとも一部を温水として回収すると共に、回収した温水を前記乾燥装置の前記チューブに送る温水送り装置を有する」ものとすることができる。

本構成では、熱回収装置で回収された温水が、乾燥装置の板状体の裏面に配されたチューブに供給される。温水はチューブ内を流通しながら、鶏糞を載置している板状体、及びチューブの周辺の空間を加熱する。これにより、熱回収装置で回収された温水の有する熱が、乾燥装置における鶏糞の乾燥に使用されるため、本構成の鶏糞処理システムにおいてエネルギーのサイクルが形成され、鶏糞がエネルギー資源として活用される度合いを、より高めることができる。

以上のように、本発明によれば、鶏糞をエネルギー源とし、直接燃焼させることなくエネルギー変換することにより、鶏糞をより有効に活用することができる鶏糞処理方法、及び、該鶏糞処理方法を使用する鶏糞処理システムを提供することができる。

本発明の一実施形態である鶏糞処理方法のフロー及び鶏糞処理システムの構成を示す図である。 図１の鶏糞処理システムの一構成である乾燥装置の概略構成図である。 図１の鶏糞処理システムの一構成であるガス化・炭化装置の概略構成図である。 図１の鶏糞処理システムの一構成である気液接触装置の概略構成図である。

以下、本発明の一実施形態である鶏糞処理方法、及び、該鶏糞処理方法を使用する鶏糞処理システム１について、図１乃至図４を用いて説明する。

本実施形態の鶏糞処理方法は、鶏糞を廃熱により乾燥させる乾燥工程Ｓ１と、乾燥工程Ｓ１を経た鶏糞の粒度を５ｍｍ〜１０ｍｍに調整する前処理工程Ｓ２と、乾燥された鶏糞を熱分解させ、熱分解ガスと炭化物とを得るガス化・炭化工程Ｓ３と、ガス化・炭化工程Ｓ３を経た熱分解ガスを冷却し、凝集成分を分離して酢液及び重質油状物を得る冷却工程Ｓ４と、冷却工程Ｓ４を経た熱分解ガスを液体と接触させ、軽質油状物を捕集する気液接触工程Ｓ５と、気液接触工程Ｓ５を経た熱分解ガスを熱機関６１に供給し、熱機関６１で発電機６２を駆動して発電する発電工程Ｓ６と、発電工程Ｓ６で排出される熱を回収する熱回収工程Ｓ７とを具備している。

より具体的に説明すると、乾燥工程Ｓ１では、図２に例示する乾燥装置１０を使用する。この乾燥装置１０は、乾燥室１１と、乾燥室１１の内部に鶏糞を搬入するベルトコンベア１２と、ベルトコンベア１２の下方において上下に離隔して水平に配された二枚の板状体２１，２２と、二枚の板状体２１，２２の間を移動するスクレーパ２３と、二枚の板状体２１，２２の下方の空間に廃熱を有する空気を送風する送風機１３を備えている。また、乾燥装置１０は、乾燥室１１の内壁に支持されて水平方向に移動する移動体１４と、移動体１４にそれぞれ支持されて移動体１４と一体的に移動する堰止めブレード１５、及び、水平方向の軸周りに回転するスクリュー１６を備えている。堰止めブレード１５はベルトコンベア１２の上面の僅か上方に位置するように配されており、スクリュー１６は二枚の板状体２１，２２のうち上方の板状体２１とベルトコンベア１２との間に配されている。

二枚の板状体２１，２２はそれぞれ、鶏糞が通過する大きさの孔部２５と、気体は通過するが鶏糞は通過しない大きさの多数の通気孔２６を有している。また、二枚の板状体２１，２２のうち上方の板状体２１における孔部２５と、下方の板状体２２における孔部２５は、上下方向で位置が重ならないように設定されている。また、二枚の板状体２１，２２のうち、下方の板状体２２の裏面には、温水を流通させるチューブ２８が、多数配設されている。

上記構成の乾燥装置１０により、鶏糞は次のように乾燥される。まず、鶏糞は、ベルトコンベア１２によって乾燥室１１の内部に搬入される。このとき搬入される鶏糞は、未乾燥の生糞に乾燥済みの鶏糞が混合されたものである。ベルトコンベア１２上の鶏糞は、移動体１４に支持された堰止めブレード１５に当たり、上方の板状体２１の上に落下する。板状体２１の上に落下した鶏糞は、移動体１４の移動に伴い回転しながら板状体２１の上方を通過するスクリュー１６によって均される。また、上方の板状体２１の孔部２５を介して落下した鶏糞は、下方の板状体２２の上に載置される。これにより、間に空間を有する二枚の板状体２１，２２の上に、上下方向に重なることなく、二段に鶏糞が敷きつめられた状態となる。

送風機１３によって板状体２１，２２の下方へ送り込まれた空気は、板状体２１，２２に多数設けられた通気孔２６及び孔部２５を介して上昇する。これにより、鶏糞の粒の間を通過する空気が有する廃熱によって、鶏糞が効率よく乾燥される。また、板状体２２の裏面に配されたチューブ２８内を流通する温水によって、板状体２２が加熱されるため、板状体２２上に載置された鶏糞を効率良く乾燥させることができる。また、チューブ２８周辺の空気が温水によって加熱されることにより、通気孔２６及び孔部２５を介して上昇する空気も更に高温となるため、加熱された空気による鶏糞の乾燥の効率をより高めることができる。

乾燥した鶏糞は、移動するスクレーパ２３によって板状体２２から掻き落とされ、乾燥室１１の底部に落下する。落下した鶏糞は、底部を移動する底部スクレーパ１７によって集められ、ピット１９内に堆積する。また、上方の板状体２１上で乾燥した鶏糞は、次に乾燥させる鶏糞をベルトコンベア１２で搬入する際に、図示しない櫛状部材の移動により掻き落とされ、最終的には底部スクレーパ１７によってピット１９まで運ばれる。

前処理工程Ｓ２は、本実施形態では分級工程と造粒工程とからなる。まず、分級工程では、乾燥された鶏糞を篩い分け装置に通し、５ｍｍ〜１０ｍｍの粒度の鶏糞を分取する。１０ｍｍより粒度の大きい鶏糞は、粉砕してから再度篩分け装置に戻してもよい。５ｍｍより粒度の小さな鶏糞は、造粒装置により５ｍｍ〜１０ｍｍの粒度に造粒する。造粒装置としては、転動造粒装置、撹拌造粒装置、押出造粒装置等を使用可能である。乾燥させた鶏糞は、木質チップ等と比べて柔らかく造粒しやすいが、必要に応じて水分を添加しながら造粒を行う。

ガス化・炭化工程Ｓ３では、図３に例示するガス化・炭化装置３０を使用する。このガス化・炭化装置３０は、筒状で縦型の熱分解炉３１と、熱分解炉３１を外側から覆い、熱分解炉３１の外壁との間に密閉された空間を形成する外部加熱部３２と、熱分解炉３１の上部に形成された投入口３３に接続された、乾燥した鶏糞を搬入する搬入部３４と、熱分解炉３１の底部より下方に位置し、熱分解炉３１から排出された炭化物を搬出する搬出部３５を備えている。搬入部３４及び搬出部３５は、それぞれスクリューコンベア３４ｂ，３５ｂを備えている。また、熱分解炉３１の上部には、熱分解ガスを排出する排出口３６が形成されており、熱分解炉３１の下部には、酸素を含む気体を熱分解炉３１に供給する酸素供給部３７を備えている。加えて、熱分解炉３１の底部近傍には、炉内の充填物（鶏糞、炭化物、鶏糞が炭化される過程のもの）を撹拌するための撹拌羽根３８が設けられている。本実施形態では、酸素を含む気体として、酸素濃度が調整された空気を使用している。

上記構成のガス化・炭化装置３０により、鶏糞は次のようにガス化・炭化される。まず、乾燥されて粒度調整された鶏糞は、搬入部３４によって搬送されて、投入口３３を介して熱分解炉３１内に投入され、炉内に充填される。熱分解炉３１内を還元性雰囲気とした状態で、バーナや電気ヒータ等の外部熱源により外部加熱部３２の内部空間を加熱する。これにより、鶏糞は熱分解炉３１の炉壁を介して間接加熱され、熱分解ガスと炭化物に熱分解される。熱分解ガスには、Ｈ_２、ＣＯ、ＣＯ_２、及び、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_８などの炭化水素が含まれる。

熱分解が開始した後は、撹拌羽根３８で撹拌しながら、熱分解炉３１の下部に設けられた酸素供給部３７から、酸素濃度の調整された空気を供給する。これにより、処理物（熱分解ガス、鶏糞、炭化物、鶏糞が炭化される過程の物）の一部が熱分解炉３１の内部で燃焼し、その燃焼熱で更に熱分解が進行する。つまり、熱分解の開始時は、熱分解炉３１の外部の熱で鶏糞を間接加熱するが（外熱式）、熱分解が開始したら、それ以降は熱分解炉３１の内部における部分燃焼を、熱分解のための熱源とする（内燃式）。これにより、間接加熱に比べて効率良く熱分解が進行する。また、ガス化・炭化工程Ｓ３のために外部から供給すべきエネルギーを低減することができる。なお、熱分解が開始した後の熱分解は、内燃式のみによって進行させるものであっても、内燃式と外熱式とを併用するものであってもよい。

また、酸素供給部３７より供給する酸素濃度が調整された空気には、水蒸気を含有させることができる。これにより、熱分解ガス中のタール分が減少すると共に、可燃性のＨ_２の割合が増加する。

鶏糞の熱分解により発生した熱分解ガスは、熱分解炉３１の内部を上方に向かって移動し、上部に設けられた排出口３６から排出される。一方、鶏糞が炭化した炭化物は、熱分解炉３１の下方に配された搬出部３５によって炉外に搬出される。

冷却工程Ｓ４では、ガス化・炭化装置３０から排出された熱分解ガスを流通させる流通路を有する冷却装置４０に導入し（図１参照）、流通路を水や冷媒で冷却する。本実施形態では、水Ｗを使用して流通路を冷却している。水Ｗは循環させてもよいが、熱分解ガスを冷却して高温になった水Ｗを、後述の熱回収工程Ｓ７で生成された温水に加えてもよい。

冷却工程Ｓ４により、熱分解ガスに含まれる成分のうち沸点の高い成分が凝集する。凝集成分を、静置分離、ろ過分離、遠心分離等により分離する工程Ｓ４ｂを経て、酢酸を主成分とする比重の小さい酢液と、タールを主成分とする高粘度で比重の大きい重質油状物が得られる。一方、冷却工程Ｓ４で液化しなかった成分からなる熱分解ガスは、冷却装置から排出される。

なお、ガス化・炭化工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４との間に、サイクロン等を用いて熱分解ガスから除塵する工程を設けてもよい。

気液接触工程Ｓ５では、図４に例示する気液接触装置５０を使用する。この気液接触装置５０は、熱分解ガスを導入する導入口５２、及び、熱分解ガスを排出する排出口５３を有する容器状の装置本体５１と、装置本体５１の内部で液体をノズル５４ｎから噴霧する液体噴霧部５４と、装置本体５１の底部に溜まった液体を吸引するポンプ５５と、吸引された液体を液体噴霧部５４に戻す循環路５６と、吸引された液体を外部に排出する排出路５７と、液体の流路を循環路５６と排出路５７との間で切り替える切替弁５８とを備えている。

上記構成の気液接触装置５０の装置本体５１に、冷却装置から排出された熱分解ガスを導入すると、熱分解ガスはノズル５４ｎから噴霧された液体のミストと衝突し、熱分解ガス中の特定の成分が液体に捕集される。装置本体５１の底部に溜まった液体は、循環路５６を介して再びノズル５４ｎから噴霧され、新たに導入された熱分解ガスと接触し、熱分解ガス中の成分を捕集する。このサイクルにより、液体中に捕集された成分の濃度が高められたら、液体の流路を循環路５６から排出路５７に切り替え、液体を排出する。一方、液体と接触した後の熱分解ガスは、排出口５３から排出される。

気液接触装置５０の排出路５７を介して排出された液体を、遠心分離等により分離する工程Ｓ５ｂを経ることにより、液体から軽質油状物が分離される。この軽質油状物は、冷却工程Ｓ４で得られた重質油状物と比べると、極めて粘度が小さい（水の粘度と略等しい粘度）。また、この軽質油状物は着火または発火により燃焼するため、液体燃料として使用することが可能である。加えて、このように鶏糞を原料として得られた軽質油状物は、軽油と混合することが可能である。

発電工程Ｓ６では、気液接触工程Ｓ５を経た熱分解ガスを、熱機関６１に供給する。上記のように、冷却工程Ｓ４及び気液接触工程Ｓ５を経た熱分解ガスは、タール分をほとんど含まず、ＣＯやＨ_２等の高カロリーの可燃性ガスを主成分とするため、その燃焼による熱エネルギーを、効率よく電気エネルギーに変換することができる。

ここで、熱機関６１としては、ガスエンジンやガスタービンの他、スターリングエンジンを使用可能である。ここで、スターリングエンジンは、密閉された空間内の気体を、外側から、ある部分では加熱し他の部分では冷却することにより、気体を膨張・収縮させてピストンを動作させる外燃機関であるため、燃焼させるガスの自由度が高い利点がある。

上記のように熱機関６１に熱分解ガスを供給して行う発電に加えて、熱分解ガスが供給された熱機関６１から排出される高温の排気を利用して水蒸気を発生させ、これを蒸気機関（蒸気タービン、蒸気往復動型熱機関）に供給して行う発電を、組み合わせて行うことができる。これにより、同量の熱分解ガスを、より大きい電気エネルギーに変換することができる。

なお、気液接触工程Ｓ５を経た熱分解ガスを発電工程Ｓ６に供する前に、ろ過材が充填された充填材層を通過させる精製工程を設けてもよい。このような精製工程により、それ以前の工程で熱分解ガスから液分（油分）を完全には除くことができなかった場合であっても、ろ過材によって捕集・除去される。また、熱機関６１に供給する前の熱分解ガスを、いったんガス容器に収容させておく貯留工程を設けてもよい。これにより、常に一定の圧力及び流量で、熱分解ガスを熱機関６１に供給することができる。

熱回収工程Ｓ７では、発電工程Ｓ６で排出される廃熱を回収する。本実施形態の熱回収装置７０は、熱機関６１から排出される高温の排気を、配管を介して移送するブロワ７１と、移送された排気を水と熱交換させて温水とする熱交換器７２を備えている。また、熱機関６１としてのエンジンを冷却した冷却水を、温水として回収する。更に、冷却工程Ｓ４において、熱分解ガスを流通させる流通路を冷却するために使用して高温となった水も、温水として回収する。

本実施形態の熱回収装置７０は、回収された温水を、乾燥装置１０の板状体２２の裏面に配された前述のチューブ２８に送る温水送り装置７３を備えている。温水送り装置７３は、熱回収装置７０において温水が収容されたタンク（図示しない）とチューブ２８とをつなぐ配管、ポンプ、流量制御装置、複数のチューブ２８間で流路を切り替え可能な弁体を有している。温水がチューブ２８内を流通する過程で、温水の有する熱は上述のように鶏糞の乾燥に使用される。すなわち、温水として回収された熱は、乾燥工程Ｓ１で鶏糞の乾燥に使用する「廃熱」として使用される。

更に、本実施形態の熱回収装置７０は、熱機関６１から排出される高温の排気を、高温の排気の形態で移送し回収するブロワ７５を備えている。高温の排気は、乾燥装置１０の乾燥室１１に送風機１３で送り込むことにより、鶏糞の乾燥に使用することができる。すなわち、高温のガスの形態のまま回収された熱は、乾燥工程Ｓ１で鶏糞の乾燥に使用する「廃熱」として使用される。

以上のように、本実施形態の鶏糞処理方法及び鶏糞処理システム１によれば、乾燥工程Ｓ１、前処理工程Ｓ２、ガス化・炭化工程Ｓ３、冷却工程Ｓ４、気液接触工程Ｓ５、発電工程Ｓ６という一連の工程で鶏糞を処理することにより、鶏糞をエネルギー源として、炭化物、酢液、油状物質（重質油状物、軽質油状物）、電気、熱、という五つのエネルギー資源に変換することができる。これにより、鶏糞の用途が多様なものとなり、養鶏場から多量に排出される鶏糞を、エネルギー源として有効に活用することができる。

本実施形態の鶏糞処理システム１におけるエネルギー収支の例を、以下に示す。
乾燥された鶏糞の供給量：１５０ｋｇ／ｈ、６００，０００ｋｃａｌ／ｈ
炭化物の排出量：３８ｋｇ／ｈ、２６２，５００ｋｃａｌ／ｈ
酢液の回収量：３０Ｌ／ｈ
重質油状物の回収量：３Ｌ／ｈ、２２，５００ｋｃａｌ／ｈ
軽質油状物の回収量：７．５Ｌ／ｈ、３７，５００ｋｃａｌ／ｈ
発電の出力：７５ｋＷ
廃熱の回収量：１８７，５００ｋｃａｌ／ｈ

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、本発明者らの検討により、鶏糞を原料として得られた軽質油状物は、それ自体が燃料となることに加え、木質チップや紙など他のバイオマスを同様の処理方法及び処理システムで処理した場合に得られる軽質油状物とは異なり、軽油と容易に混合することが確認された。従って、鶏糞を原料として得られた軽質油状物に軽油を補助燃料として混合することにより、ディーゼルエンジンに供給して発電を行うことができる（図１における破線矢印を参照）。

１ 養鶏処理システム
１０ 乾燥装置
１３ 送風機
２１，２２ 板状体
２６ 通気孔
２８ チューブ
３０ ガス化・炭化装置
３１ 熱分解炉
３２ 外部加熱部
３３ 投入口
３５ 搬出部
３６ 排出口
３７ 酸素供給部
４０ 冷却装置
５０ 気液接触装置
５１ 装置本体
５４ 液体噴霧部
５４ｎ ノズル
６０ 発電装置
６１ 熱機関
６２ 発電機
７０ 熱回収装置
７３ 温水送り装置
Ｓ１ 乾燥工程
Ｓ３ ガス化・炭化工程
Ｓ４ 冷却工程
Ｓ５ 気液接触工程
Ｓ６ 発電工程
Ｓ７ 熱回収工程

Claims (5)

1. 鶏糞を廃熱により乾燥させる乾燥工程と、
   乾燥された鶏糞を熱分解させ、熱分解ガスと炭化物とを得るガス化・炭化工程と、
   該ガス化・炭化工程を経た熱分解ガスを冷却し、凝集成分を分離して酢液及び重質油状物を得る冷却工程と、
   該冷却工程を経た熱分解ガスを液体と接触させ、軽質油状物を捕集する気液接触工程と、
   該気液接触工程を経た熱分解ガスを熱機関に供給し、該熱機関で発電機を駆動して発電する発電工程と、
   該発電工程で排出される熱を回収する熱回収工程と
   を具備することを特徴とする鶏糞処理方法。
2. 前記気液接触工程で捕集された軽質油状物を軽油と混合し、ディーゼルエンジンに供給して発電する第二発電工程を、更に具備する
   ことを特徴とする請求項１に記載の鶏糞処理方法。
3. 前記ガス化・炭化工程に先立ち、前記乾燥工程を経た鶏糞の粒度を５ｍｍ〜１０ｍｍに調整する前処理工程を、更に具備する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鶏糞処理方法。
4. 通気孔を有する板状体、及び、該板状体に載置された鶏糞に、廃熱を有する空気を前記通気孔を介して送風する送風機を有する乾燥装置と、
   乾燥された鶏糞を投入する投入口、及び、鶏糞の熱分解により発生した熱分解ガスを排出する排出口が上部に形成されていると共に、鶏糞が炭化した炭化物を搬出する搬出部が下部に形成されている熱分解炉、該熱分解炉の炉壁を外部から加熱する外部加熱部、及び、酸素を含む気体を前記熱分解炉に下方から供給する酸素供給部を有するガス化・炭化装置と、
   該ガス化・炭化装置を経た熱分解ガスを流通させる流通路を有し、該流通路を冷却する冷却装置と、
   該冷却装置を経た熱分解ガスを導入する容器状の装置本体、及び、該装置本体内にノズルを介して液体を噴霧する液体噴霧部を有する気液接触装置と、
   該気液接触装置を経た熱分解ガスの有する熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する熱機関、及び、該熱機関により駆動される発電機を有する発電装置と、
   該発電装置から排出される熱を回収する熱回収装置と
   を具備することを特徴とする鶏糞処理システム。
5. 前記乾燥装置は、前記板状体の裏面に配されたチューブを有しており、
   前記熱回収装置は、前記発電装置から排出される熱の少なくとも一部を温水として回収すると共に、回収した温水を前記乾燥装置の前記チューブに送る温水送り装置を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の鶏糞処理システム。

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